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小型四軸飛行器- 電力系統篇

電力系統


飛上天的是夢想還是一台麻煩製照機,就要端看這整個過程的用心程度
原本一開始我以為這一切都很便宜且簡單,但是當我看到一些影片與各玩家總會分享自己受傷的照片,深深的感受到這個東西其實有一定的危險性,所以除了裝上馬達飛起來之外,
更要學習這個過程與內容,飛起來的是夢想,不是一台失控的炸彈。

四軸飛機上的電力系統,想想四軸飛機上其實很多元件都需要電,且都處於高雜訊,高變動電壓範圍上,且僅由一顆鋰電池供電。

先列出哪些原件需要用電
1.馬達 
2.arduino
3. MPU6050 (三軸陀螺移,三軸重力)
4.藍牙模組

1.馬達電力來源:

大四軸上透過 電調 ,將電力傳送給馬達,無刷馬達可以無刷,就是透過現代科技將電力不斷的變換,產生變動的循環磁場,讓馬達轉起來,所以我們只需要透過變換的速度就可以改變無刷馬達的轉速與力量,效能也比以往的有刷馬達來的高受命來的長,轉速要快。 大四軸上透過電調,電調裡其實是一個單晶片,將飛控板來的PWM訊號,轉化為三相的方波訊號,這也是一門學問,但是目前看來好像因為開源的關係,所以就變得理所當然也簡單,只需要知道耐流即可。

   
小四軸上: 因為小型的馬達不需要電調系統,只需要將飛控板的PWM訊號轉化為電壓訊號就可以,搜尋之後網友皆說使用FET即可,於網路上查詢了一些電路,將其記錄下來:


該網站的作者寫得很清楚與詳細,,請連進去看看,可以學到更多。

http://tieba.baidu.com/p/3237451666
這個網站上 看到SI2302的連接方式
於該作者的電路圖上我們看到 我們需要購買


 
SOT23封装的,导通电压Vgs<4v的场管(SI2302)  * 4
10K 電阻 * 4 
就可以驅動我們的馬達 空心杯720。

2.Arduino 電力來源:

         這裡稍微提一下鋰電池,市面上常看到的鋰電池通常為3.7V,不管是行動電源(18650)還是手機裡的電池,通常是3.7V ,我們稱為一個CELL 電池標示上會寫1S,如果需要高於3.7V就串幾個電池,串三串就是11.1V,就是3S。

        因為我們的小四軸使用1S電池,電壓只有3.7V ARDUINO需要5-12V的電壓輸入,3.7V不足以驅動我們的ARDUINO板子,所以上網搜尋了一些零件,發現有些現成的板子很多,主要都是因為離電池需要轉5V當成型動電源供應USB使用,所以我們直接購買這些版子來用,關鍵字 [dc dc 升壓模組]。尋找過程當中,發現規格大致分成3類 輸出600mA、1A、 2A,我們只需要提供ARDUINO使用600mA即可。 

追加: 於
http://jingtaozf.gitbooks.io/crazepony-gitbook/content/wiki/hardware-base.html
上我們學到,為了不讓變動電源讓我們的 ARDUINO當機,這個現象他們稱作电源退偶,
所以會於電源的兩端加入大小電容各一個。所以我們加買大小電容各一。
104
2.2uf 兩個電容。

3.MPU6050 

預計購買GY-521這塊已經銲接好電路,上面標示

供电电源:3-5v(内部低压差稳压),所以直接將我們升壓板上的5V 拉過來供應即可。
網友說,MPU6050需要穩定的電源才不會受干繞,剛好藍牙需要3.3的電源,所以我們看到藍牙。



4.藍牙模組 我們發現
 VCC:模块电源脚,要求直流3.3V电源,供电电流不小于100mA。工作电压范围:2.0V~3.6V。
需要3.3V的供電,所以我們還需要一個將5V穩定3.3V的IC 選用 SOT-223,這顆業界很長見。
由此IC提供藍牙模組與MPU 電力使用。


後記: 因為藍牙RX TX輸出電位為3.3,擔心與ARDUINO通訊不良,所以決定購買帶底板的藍牙通訊板,
協助穩壓與轉換RX TX電位。


電力系統
   (SI2302)  * 4
   10K 電阻 * 4 
   DC/DC升壓模組 * 1
   SOT-223 * 1
  104 電容
  2.2uF 電容

因為考量到重量,所以全部都使用飛線連接,使用OK線。





留言

  1. 請問把鋰電池接上馬達時可以直接接嗎,還是需要穩壓器或保護板
    650mAh 20C 720電機*4

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Raspberry PI 3 終於內建藍牙與網路晶片
這個晶片有點強大,可以同時讓Wifi 與 BLE 和 SPP (RF Com) 同時繁忙通訊都沒有問題。
Raspberry PI 如果是當成藍牙Client 連結身邊的BLE裝置,例如ibeancon、智慧手環、智慧手錶,那只要使用簡單hcitool搭配hciconfig 指令就可以達到將資料要回來,在網路關鍵字一下就可以找到如何使用hcitool 連線並要得資料。
     手機要與Raspberry PI連線的方法可以透過,wifi 或是藍牙,但是操作上使用藍牙比較直覺與簡易。但是要讓手機連線Raspberry PI,Raspberry PI上就需要將藍牙裝置當成Server,這件事情就需要一些程式碼上的撰寫。
    現在的文件說到關於如何將Raspberry PI藍牙裝置當成Server的文章並不太多,開發上總感覺困難重重,我也是在這裡停滯了好多天,不斷的搜尋解決方法,因為通起來了,資料來自網路所以也回饋給網路,讓下一個使用者減少這類問題的負擔。 不過目前這個方法未來開發資源越來越齊備可能不敷使用,但至少現在是可用的備案。
    網路上搜尋之後,整體套件如下
藍牙硬體<== BlueZ <== Nodejs(Bleno) <== Node Ble <== Node Socket  <==你的程式

我們發現藍牙要動起來通常會倚賴BlueZ的套件,好在的是最新的版作業系統已經將BlueZ提升到5.23,支援BLE了。 所以安裝BlueZ套件這件事情就可以省略。
       接著安裝Node環境 ,
http://blog.itist.tw/2016/04/using-raspberry-pi-3-to-build-eddystone-beacons-with-raspbian-jessie.html
於這篇網址提到安裝Node的快速方法,如果隨著時間推移太舊或是失效,在搜尋一下如何安裝Node即可解決。
題外話:Linux上開發要有所體悟,所有的架構都是在變動的,隨著版本的變動舊的API可能就會改變或是失效,期待不變與或是統一開發方式都是不太切合實際的想法,畢竟這不是linux的核心價值也不是在這一塊領域玩樂的人的想法,但多數的答案都可以在GOOGLE一下就可以順利解決(苦笑)。

小四軸飛行器:驅動馬達

等待陀螺儀的這段時間馬達先來了,所以我們開始測試馬達驅動系統飛行器的馬達是透過Arduino發出PWM訊號,傳送給驅動器(小型為MOS FET,大型為電調)控制馬達的轉速,達到控制飛行器。為了測試我們的驅動電路,我們先寫一個簡單的PWM控制,讓PWM輸出值越來越大,到大極限的時候,又慢慢地變小,如果我們的驅動電路可以正常運作時我們應該可以聽到馬達的聲音漸漸地變大,然後漸漸地變小。
測試馬達之前我們先學習Arduino的PWM,學習的過程當中我參考了下面的網站
http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2011/07/6-pwm.html http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2011/07/61-pwm-modes-part1.html 感謝Cooper Maa。



一開始我們先使用一個LED正腳接再PWM Nano的D3,然後負腳接到GND,接著寫讓PWM變大變小的程式 然後又找到如下網站 葉難:Arduino練習:呼吸燈 http://yehnan.blogspot.tw/2012/02/arduino_16.html
使用網站上的程式碼,我們可以看到燈慢慢亮起來,又慢慢的暗下去, 如果看到這樣的結果代表我們的PWM範例程是可以動作。

當呼吸燈完成了,代表我們的程式碼是沒有問題的(如果有問題就是電路的問題),接下來只要把LED腳換成馬達控制腳,就可以測試我們的驅動。
查詢了一下SI2302,由下表可以知道為什麼選用這個IC ,這張表是在某個賣場抓到的 http://taiwan.tmall.com/item/20689248199.htm?

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